Lėktuvai kasmet skraidina keturis milijardus keleivių, ir prognozuojama, kad skrydžių skaičius augs. JT duomenimis, orlaivių variklių išmetamieji teršalai tampa vienu didžiausių šiltnamio efektą sukeliančių dujų šaltinių. Norėdami prognozuoti kenksmingų medžiagų išsiskyrimą, Permės politechnikos universiteto mokslininkai sukūrė virtualų jutiklį. Jutiklis bus įmontuotas į dujų turbinos variklio automatinę valdymo sistemą.
Tyrimo rezultatus mokslininkai paskelbė IOP konferencijų serijoje „Materials Science and Engineering“. Tarptautinė civilinės aviacijos organizacija jau priėmė naujus standartus, ribojančius šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą. Nuo 2020 metų jie pradės skraidyti naujų tipų orlaiviuose. Planuojama, kad reikalavimų neatitinkančių modelių gamyba bus nutraukta nuo 2028 m.
„Šiandien kenksmingų medžiagų išmetimas iš dujų turbinų variklių tampa toks pat svarbus parametras kaip orlaivio galia ar tarnavimo laikas. Savo skaičiui matuoti jie naudoja matematinio modeliavimo metodus, sukurtus remiantis neuroniniais tinklais “, - sako Tatjana Kuznecova, Permės politechnikos instituto Elektros inžinerijos dizaino ir technologijų katedros docentė, technikos mokslų kandidatė.
Matematiniai modeliai, kuriais remiantis įgyvendinamas virtualus jutiklis, numato variklio išskiriamo azoto oksido kiekį. Automatinė valdymo sistema su integruotu jutikliu valdo variklį pagal degalų sąnaudas. Permės mokslininkai panaudojo neuroninį tinklą, kad sukurtų jutiklį, kuris buvo apmokytas tikroje degimo kameroje.
Kūrėjai sukūrė trijų sluoksnių tinklą su 32 neuronais, kurie tiksliai nustato kenksmingų medžiagų išmetimo kiekį. Jis gali būti naudojamas kaip virtualus jutiklis dujų turbinų variklio valdymo sistemoje.
Jutiklį galima integruoti į išmaniąją valdymo sistemą, kuri bus sumontuota orlaivio variklio degimo kameroje. Mokslininkų teigimu, „naujos kartos“orlaiviuose, norint, kad dujų išmetimas išliktų normos ribose, būtina įdiegti nuolatines variklio ir degimo kameros parametrų stebėjimo sistemas.
Mokslininkai nustatė išmetamųjų teršalų skaičių per ciklą nuo pakilimo iki nusileidimo pakilimo režimu iki 1000 metrų. Šiuo metu išsiskiria didžiausias kenksmingų medžiagų kiekis, o režimas nėra kritiškas saugumo požiūriu. Tada kūrėjai atliko „MatLab“programinės įrangos paketo modeliavimą ir patvirtino, kad neuroninis tinklas veikia efektyviai.
Tyrimai parodė, kad plėtra atitinka šiuolaikinius tarptautinius reikalavimus. Mokslininkai mano, kad novatoriškas jutiklis gali būti naudojamas kuriant gedimams atsparias protingas automatines orlaivių variklių valdymo sistemas.